---

Участники проекта: Кузан О.И., Хачатрян Т.К., Есенбеков А.С., Ефанов Д.С., Доронин А.Е.

Предлагаем проект «Магнекалорический холодильник». Холодильник может использоватся в бытовых и промышленных установках.

Известен холодильник, состоящий из холодильной камеры и рабочего тела. В качестве рабочего тела применяют газообразный хладагент, сжимаемый компрессором и охлаждаемый за счет дополнительного обдува или естественной циркуляцией. При последующем расширении хладагента в холодильной камере происходит поглощение тепла.

Недостатком холодильника, работающего по принципу сжатия и расширения хладагента, является низкий КПД, значительный шум компрессора при работе холодильника и возможность утечки экологически вредного хладагента.

Задача:

• энергосберегаемость холодильника (работа холодильника без потребления или почти без потребления внешней электроэнергии);
• неограниченность срока службы;
• бесшумность работы холодильника;
• возможность получения низких температур;
• дешевизна.

Поставленная задача решается тем, что в холодильнике, содержащем холодильную камеру и рабочее тело, в качестве рабочего тела, поглощающего тепло в холодильной камере, применен разомкнутый магнитопровод из магнитно-мягкого материала с линейной зависимостью магнитной индукции от поля, на котором нанесена намагничивающая обмотка, а в разомкнутой части магнитопровода помещены обмотки для снятия энергии магнитного поля, которая передается в накопитель-аккумулятор энергии, энергия с накопителя - аккумулятора через преобразователь намагничивает магнитопровод однополярными импульсами длительностью от 10 до 100 мксек и частотой от 50 до 10 кГц.

Отличием настоящего холодильника является применение в качестве рабочего тела композиционного магнитного материала с магнитной индукцией насыщения 2,1 Тесла, имеющего линейную зависимость магнитной индукции от поля и работающего в частотном диапазоне до 10 МГЦ.

Для реализации данного проекта имеются в наличии:

• предоставленный вашему вниманию проект магнекалорического холодильника;
• композиционный магнитно мягкий материал из которого может быть изготовлен магнитопровод;
• команда разработчиков.

---

Участники проекта: Загоненко В. Ф., Дорошкевич В. С., Сотволдиев Д. И., Бекташов А.С.

Презентация проекта

Мониторинг радиационного загрязнения окружающей среды будет осуществляться взаимодополняющими методами мониторинга локализованными на интересующей нас местности. Детектирование будет проводиться как стационарно так и мобильно, что дает данному проекту существовать в отдаленных местностях не зависимости от их расположения.

Используемые методы: интерференционный детектор на базе схемы Маха-Цендера с использованием оптоволокна, биоиндикаторный метод определения радиационного загрязнения и тяжелых металлов, термолюминесцентный дозиметрический метод детектирования ионизирующего излучения на базе Al2O3, а также резистивные датчики на базе Si допированным Cu.

Выше перечисленные методы и детекторы регистраций ионизирующего излучения будут находиться на локальной территорий (дальше называемым островом) в случае стационарного расположения, а в случае мобильного мониторинга данные детекторы будут располагаться на передвижном автотранспорте который сможет осуществлять мониторинг в on-line режиме. Отбор биологических образцов будет производиться на изучаемой местности обученным персоналом.

На острове расположены детекторы регистрации ионизационного излучения и биологические образцы - хвоя Ели обыкновенной (Picea Abies (L.Karst)), мох (Pleurozium schreber), лишайники (Hylocomium splendens). Остров представляет из себя окружность с диаметром 3 – 5 метров, в центре находятся физические детекторы и прилагающееся оборудование, на поверхности растут селективно выбранные биообъекты. Детекторы острова представлены двумя типами: энергопотребляющие и накапливающие, для обеспечения работы энергопотребляющих устройств в зависимости от местности будут использоваться альтернативные источники энергии.

К энергопотребляющим приборам относятся интерференционный детектор и резистивный. Результаты с этих приборов могут быть переданы посредством GPS – привязки к местности или собраны специалистом, который обслуживает данный остров. К накапливающим относятся биоиндикационный метод и термолюминесцентный дозиметрический метод детектирования ионизирующего излучения. Данные с накопительных приборов получаются при детальном анализе в лабораторных условиях. Острова обслуживаются удаленно от радиоэкологического центра, в котором проходят испытания, обработка результатов и обучение персонала.

В случае необходимости существует мобильная группа, которая проводит анализ на местности. Исследования по радиационному мониторингу проводятся независимой группой.

Потенциальные заказчики подобной регистрации ионизирующего излучения могут быть военные комплексы, предприятия ядерного топливного цикла и атомной промышленности, радиохимические производства, регенерационные предприятия, также места захоронения ядерных отходов, научные учреждения, лечебные учреждения, организации гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (ГО и ЧС), а также данный метод может быть использован для мониторинга радиационного фона на территории больших предприятий и промышленных городов.

Подобные радиоэкологические центры с островной сетью мониторинга местности не имеют аналогов в отечественных и зарубежных государствах. Решение проблем позволяет эффективно наблюдать за радиационной обстановкой местности, оглашать полученные данные и давать рекомендации по улучшению окружающей среды, а также создавать аналитические банки данных для определенного заказчика.

---

Участники проекта: Балаева О.О., Мамедова Г.Я., Мавлонова А.Р., Махкамов Х.К.

Презентация проекта

Цель проекта: поиск новых методов подготовки наночастиц и их стабилизация.

Описание проекта

В современной науке роль нанотехнологии очень важна. Наноматериалы необходимые материалы и они добиваются новых успехов. Поэтому искать новые количественные методы для получения и стабилизации наночастиц - инновационная тема.

Наночастицы очень мелкие частицы, несколько нанометров и они бывают очень активные. Необходимо не только получить наночастицы, надо стабилизировать полученные наночастицы. Для стабилизации полимеров очень перспективны материалы, которые внутри имеют функциональные активные группы. Тогда наночастицы соединяются с функциональными активными группами. Но не у каждого полимера есть функциональная группа. После химической модификации можно получить такие группы. Известны много модификационных реакций: хлорирование, эпоксидирование, алкилирование.

В проекте представлено получение полимерных стабилизаторов методом окислительного хлорфосфорилирования. Исходный полимер был нитриласт. Методом инфракрасной спектроскопии определили, что синтезированные полимеры содержат в себе -PO(OH)2 функциональные группы. Количество -PO(OH)2 определили методом титрования. Величина статической объемной ёмкости СОЕ (мг-экв/г) равна 7,68 мг-экв / г.

Полученный полимер является хорошим адсорбентом, то есть хорошо поглощает жидкие вещества и его можно применить для очистки окружающей среды от нефтяных загрязнений.

Требуемый объем инвестиций: 9млн. руб

Срок окупаемости: 3 года.

Первые результаты после 4 месяца инвестирования.

Рекомендуемая литература

1. Литманович А. Д., Агасандян В. А. Энциклопедия полимеров, т. 2. М.: Советская энциклопедия, с. 874.
2. Нифантьев Э.Е. Фосфорорганические соединения // Соросовский образовательный журнал, 1996, N7, с. 39-46.
3. Хардин, А.П. Фосфорилирование карбоцепных полимеров / А.П. Хардин, О.И.Тужиков, С.Н.Бондаренко // Успехи химии. - 1983. - Т.52, N7. - С. 1173-1195.
4. Азизов А.А., Алосманов р.М., Меликова А.Я. Фосфохлорирование полибутадиена треххлористым фосфором в присутствии кислорода. // Известия Вузов «химия и хим. Технология». - 2003. - Т. Вып 6. с. 25-27.

---

Участники проекта: Литвиненко Ю.В., Хорошко Л.С., Аликулов Ш. А., Кузнецов С.А.

Презентация проекта

Целью проекта является разработка усовершенствованной системы дезактивации жидких радиоактивных отходов, включающей инновационный метод переработки с использованием нанокомпозитов, детекторов на основе наноструктурированных радиационно-стойких материалов и автоматизированного аппаратно-программного комплекса.

Актуальность: В данный момент в 30 странах мира действует 443 атомных реактора (США, Франция, Япония, Россия и др.), вырабатывая 14% общемировых потребностей в энергии. Строятся 62 и запланировано еще 158 реакторов (большинство в Китае и России). Для работы всех реакторов мира необходимо около 69 000 т урана в год. На данный момент цена 1 ТВС с эффективностью использования урана 40% и процентом обогащения U-235 равным 19,75% (по требование МАГАТЭ) составляет 200 000 $ за шт.

Используемые в настоящее время ТВЭЛ являются дорогостоящими и низкоэффективными при невысокой надежности, что представляет опасность для персонала станций и повышает угрозу загрязнения окружающей среды. Актуальной задачей является не только повышение надежности и КПД ТВЭЛ, но и эффективная переработка жидких радиоактивных отходов ЖРАО и контроль активности РА материалов.

При эксплуатации ядерных энергетических установок образуется значительное количество ЖРАО. Основной, и пока оптимально не решенной, задачей является минимизация объемов жидких радиоактивных отходов (ЖРО) с переводом их в наименее подвижную форму. ЖРАО характеризуются удельной активностью 107 – 108 Бк/л (дозоопределяющие 137Cs, 134Cs и 60Co). Химический состав ЖРАО (неорганические соли, ПАВ, индустриальные масла и др.) не позволяет с достаточной эффективностью извлекать полютанты из ЖРАО классических методами (химическое осаждение, ионный обмен, выпаривание, фильтрование, мембранные методы). Отверждение извлеченных элементов проводят путем битумирования, цементирования, стеклования, однако эти методы требуют особых мер безопасности как при реализации, так и при хранении кондиционированных отходов (сооружение дорогостоящих хранилищ, опасность утечки). Таким образом, исследование по разработке метода дезактивации ЖРО с образованием композитов, устойчивых к природным агрессивным средам и катаклизмам, является весьма актуальной задачей. Получаемый в процессе переработки по предлагаемой технологии кремний магнетитовый нанокомпозит (КМК) – искусственный наноразмерный поликристаллическиий материал, формируемый путем гетерокоагуляции частиц поликремневых кислот дисперсией магнетита по действием магнитного поля, с последующим стеклованием полученного коагулята.

Преимущества метода:

• синтез композита мы происходит непосредственно в рабочем объеме жидкости, без дополнительного внесения реактивов;
поглощение полютантов происходит как объемом частицы, так и ее поверхностью;
• предложенный нами метод получения КМК позволяет одновременно удалять из растворов катионы различной природы;
• эффективность удаления полютантов, в частности, таких как Cs, Sr, Co и Cu, по нашему методу составляет 80% – 99%;
• степень десорбции поглощенных элементов составляет не более 5%.

Преимущества контрольно-управляющей системы:

• радиационно-стойкие датчики на основе наноструктурированных материалов;
• простота схемотехнических решений системы контроля;
• мксимальная степень автоматизации процесса, что позволяет обезопасить персонал;
• пороговый механизм срабатывания, что сокращает количество ошибок;
• возможность контроля системы только одним оператором;

В ходе реализации проекта будут решены задачи по разработке нового метода дезактивации и отверждения ЖРАО, а также по его удешевлению за счет использования недорогих материалов, проектированию новой системы контроля и управления процессом. Полученная система очистки позволит сократить затраты на обезвреживание ЖРАО, уменьшить объемы и повысить безопасность твердых кубовых остатков, а также обеспечить большую автоматизацию процесса, что важно для сокращения влияния РА на персонал.

Предполагаемые результаты реализации проекта:

• сокращение объемов ЖРАО, образующихся на действующих АЭС;
• уменьшение затрат на создание специальных хранилищ;
• обеспечение безопасного хранения остеклованных РАО – исключен фактор их миграции в окружающую среду, так как они будут включены в более жесткую кристаллическую структуру;
• повышение уровня безопасности персонала за счет высокой степени автоматизации.

Ожидаемая прибыль: На действующих АЭС применяется концентрирование ЖРАО дистилляцией и глубоким упариванием с получением среднеактивных и высокосолевых концентрированных жидких радиоактивных отходов. Стоимость этого процесса с последующим обеспечением долговременного хранения 1 м3 составляет от 10000$ до 20000$.

За счет низкой стоимости реагентов, используемых при очистке с использованием КМК, и применения стандартного оборудования в системе ориентировочная стоимость приготовления и хранения 1 м3 не будет превышать 120$ – 500$.

Коммерциализуемые результаты проекта: Исследования и полученные конечные научные результаты по проекту, а также разработанная система утилизации радиоактивных отходов атомной энергетики может быть использован на всех без исключения атомных станциях и химкомбинатах, где остро стоит вопрос переработки и утилизации жидких радиоактивных отходов.

Уникальность результатов проекта: Новизна проекта состоит в разработке оригинального метода извлечения полютантов из жидких радиоактивных отходов с концентрацией последних в объеме нанокомпозита с последующим его стеклованием.

К уникальным результатам относятся:

• обеспечение надежной изоляция ЖРО в пределах установленных границ в течение необходимого времени, пока радионуклиды будут представлять опасность для человека и окружающей среды;
• предотвращение миграции радионуклидов из хранилищ благодаря уникальной физико-химической структуре полученных КМК;
• сокращение возможных площадей и объемов хранилищ;
• практически полная автоматизация процесса переработки ЖРАО.

Наличие потенциального спроса на результаты проекта

На сегодняшний день имеющиеся ёмкости для хранения ЖРАО почти на всех атомных электростанциях заполнены более чем на 80%. Их длительное хранение не безопасно (незначительное нарушение герметичности емкостей и контейнеров может привести к экологической катастрофе). Сложившаяся в настоящее время техногенная обстановка на АЭС и химкомбинатах требует более эффективных и экономичных технологий по изоляции токсичных и радиоактивных веществ.

---

Участники проекта: Хачатрян Т.К.

Презентация проекта

Целью проекта является получение магнитных металлоуглеродных нанокомпозитов методом твердофазного пиролиза органических и металлорганических соединений. Эти нанокомпозиты обладают уникальными физико-химическими свойствами и могут быть использованы в различных областях науки и техники. В частности, такие материалы могут быть использованы в медицине, автомобилестроении, в магнитных красках, фильтрах, солнечных батареях, в строительстве, аэрокосмонавтике, в качестве катализаторов, в сенсорах и т.д.

Как известно, используемые в настоящее время методы получения металлоуглеродных нанокомпозитов достаточно сложны и довольно дорогостоящи. Поэтому для получения металлоуглеродных нанокомпозитов нами разработан простой и дешевый метод твердофазного пиролиза (термическое разложение) металлорганических соединений.

Методом модифицированного твердофазного пиролиза синтезированы нанокомпозиты металл–углерод в диапазоне концентраций металла от 0 до 3 ат%. Методами рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии, электронного парамагнитного резонанса и ферромагнитного резонанса исследованы структура, морфология и магнитные свойства этих нанокомпозитов.

По сравнению с другими методами модифицированный метод твердофазного пиролиза является экономичным, простым, одноэтапным и экологически чистым. В нем не требуется прокачки газов и одним из контролирующих параметров является самогенерированное давление. Полученные образцы представляют собой устойчивые на воздухе порошки, состоящие из углеродной матрицы с внедренными в нее наночастицами металлов.

Нам удалось синтезировать металлоуглеродные нанокомпозиты в большом количестве (70-80 г при производительности 1 г/синтез). Сейчас мы активно сотрудничаем с компаниями “Донской табак” и “Чистая вода” (г. Ростов-на-Дону) с целью апробации наших нанокомпозитов в качестве фильтров. Практически в настоящее время нам удается получать в граммовых количествах Ni/C, Cu/C и Mg/C нанокомпозиты (в том числе многостенные углеродные нанотрубки, нановолокна, черные пигменты). Особый интерес представляет нанокомпозит Ni/C, который является легким ферромагнитным материалом (плотность меньше 1 г/см3). Данный материал может найти применение как в авиастроении, так и в космической промышленности.

Области применения:

1. Электродные материалы для литиевых аккумуляторов.
2. Мезопористые материалы для очистки жидкостей и хранения газов (H2).
3. Черный пигмент для ксерографии.
4. Подложки для катализаторов.
5. Особопрочные композитные материалы.
6. Биомедицина.
7. Смазочные материалы.

---

Участники проекта: Байзанова А.Б., Гусейнова Н.Т., Жигалова А.М., Чеботарь И.Д.

Презентация проекта

Цель проекта: Переработка долгоживущих радиоактивных отходов с последующим получением энергии.

Основная задача:

• Исключение возможности неконтролируемой цепной реакции деления;
• Утилизация отходов атомных электростанций;
• Преобразование долгоживущих радионуклидов в короткоживущие радионуклиды или устойчивые элементы.

Описание:
Гибридные электроядерные установоки представляют собой систему: ускоритель+мишень+бланкет. Физический принцип таких установок основан на трансмутации. Трансмутация – это процесс преобразования одного радионуклида в другой.

Основными элементами гибридных ядерных установок являются:

• Высокоинтенсивный ускоритель;
• Нейтронообразующая мишень;
• Подкритический бланкет, содержащий топливные материалы и радиоактивные отходы.

Решение:
На современном этапе развития ядерной энергетики использование ЭЛЯУ для трансмутации ДРАО является приоритетным по сравнению с другими возможностями. Следуя из этого:

1. Требуется разрабатывать ЭЛЯУ с высоким потоком тепловых нейтронов в бланкете, равным или 1015см-2с-1, с производительностью трансмутации, значительно превышающей скорость образования радионуклидов в энергетических реакторах.
   Это означает, что должен разрабатываться проект ЭЛЯУ со следующим предварительными параметрами: Энергия 0,8 ÷1,5 ГэВ;
   Ток протонов 30÷100 мА;
   Мощность нейтронопроводящей мишени 30÷100 МВт;
   Тепловая мощность бланкета 1000÷3000МВт;
   Эффективный коэффициент размножения нейтронов не менее 0,95;
   Плотность потока тепловых нейтронов (1÷5) 1015см-2с-1
2. Радиотоксичность топлива и мишеней с трансмутируемыми радионуклидами после выгрузки из ЭЛЯУ должна быть существенно меньше радиотоксичности загружаемых материалов.
   Очевидно, что при разработке ЭЛЯУ целесообразно использовать имеющийся положительный опыт и технические подходы, проверенные в атомной энергетике. Главный критерий при этом состоит в повышении ядерной и технической безопасности ЭЛЯУ по сравнению с АЭС.

Результаты:
Мы провели обзор работ по созданию электроядерных установок для трансмутации отходов АЭС и производства энергии и проанализировали некоторые проблемы создания гибридных электроядерных установок.

Собрали данные о результатах концептуальных исследований различных вариантов ЭЛЯУ, выполненных в ядерных центрах США, Европы и Японии.

Проанализировали основные направления научно-исследовательских и контрукторских работ по обоснованию проекта и созданию демонстрационной установки.

И в результате мы пришли к следующему заключению:

1. В лице гибридных электроядерных установок имеется принципиальная возможность переработки опасных долгоживущих радиоактивных отходов в безопасные короткоживущие;
2. Концептуальное изучение различных аспектов ЭЛЯУ не закончено и должо быть продолжено;
3. Имеется ряд нерешенных научно-технических задач по обоснованию параметров и конструктивных схем ЭЛЯУ, что требует проведения фундаментальных исследований и соответсвующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Сегодня в мире не работает ещё ни одна электроядерная установка, хотя в нескольких странах разработано около десятка проектов больших и малых электроядерных устройств.

Основные преимущества эксплуатации таких установок - это безопасность и дешевизна.

• Повышенная безопасность по отношению к топливному взрыву способствует снижению стоимости для сооружения защитных сооружений атомных станций, и как следствие стоимости вырабатываемой энергии.
• В качестве топлива в ЭЯЛУ можно использовать 242Th, запасы которого на порядки превышают запасы изотопов, входящих в состав топлива традиционных реакторов.
• Кроме того в этом случае отсутствует необходимость изотопного обогощения ядерного топлива, что значительно удешевляет процесс подготовки горючего.
• Пониженный уровень производства отходов и трансурановых элементов, и, одновременно возможность превращения долгоживущих радиоактивных отходовов в короткожиущие.
• Снижение затрат на утилизацию и хранение отходов АЭС.

Для успешного развития проекта необходимы инвестиции на необходимые экспериментальные и теоретические исследования, приобретение оборудования, закупку сырья и материалов для производства, покрытие издержек в размере 5,4 млрд долларов сроком на 5 лет.

На период использования инвестиций, для обеспечения контроля и гарантии возврата инвестиций предлагается передать инвестору долю компании 52 %. После выхода доли собственности инвестора остается доля 36%.